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飛機(jī)結(jié)構(gòu)運用能量收集實現(xiàn)方案

作者: 時間:2010-06-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
狀況監(jiān)視

老化是許多空難事故的主要原因,為了盡可能地避免災(zāi)難發(fā)生,所有都須定期接受機(jī)身維護(hù)檢查。

大型機(jī)群的結(jié)構(gòu)疲勞曾經(jīng)是一個需要解決的嚴(yán)重問題,幸運的是,這個問題已經(jīng)解決了。通過進(jìn)行更多的檢查、改進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析和跟蹤方法以及采用新的、創(chuàng)新性理念評估結(jié)構(gòu)的完整性,人們已經(jīng)解決了這個問題。這有時被稱為“飛機(jī)狀況監(jiān)視”。監(jiān)視飛機(jī)狀況的過程中采用了傳感器、人工智能和先進(jìn)的分析方法,以連續(xù)、實時地評估飛機(jī)狀況。

聲發(fā)射檢測是定位和監(jiān)視金屬結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫的先進(jìn)方法,它可以方便地診斷合成型飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損壞。一個顯然的要求是,以簡單的“通過”、“未通過”形式指示結(jié)構(gòu)完整性,或者立即進(jìn)行維修。這種檢測方法使用由壓電芯片構(gòu)成的扁平外形檢測傳感器和光傳感器,壓電芯片由聚合物薄膜密封。傳感器牢固地安裝到結(jié)構(gòu)體表面,通過三角定位能夠定位裝載有傳感器的結(jié)構(gòu)體的聲活動。然后用儀器捕捉傳感器數(shù)據(jù),并以適合于窄帶存儲和傳送的形式用參數(shù)表示這些數(shù)據(jù)。

因此,無線傳感器模塊常常嵌入到飛機(jī)的各種不同部分,例如機(jī)翼或機(jī)身,以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。不過為這些傳感器供電可能很復(fù)雜,因此,如果以無線方式供電甚至實現(xiàn)自助供電,那么這些傳感器模塊可能更方便使用,效率也更高。在飛機(jī)環(huán)境中,存在很多“免費”能源,可用來給這類傳感器供電。兩種顯然的方法是熱能收集和壓電能收集。這兩種方法各有優(yōu)缺點,下面將進(jìn)行更詳細(xì)的討論。

的基本原理

從溫差 (熱電發(fā)生器或熱電堆)、機(jī)械振動或壓力 (壓電或機(jī)電器件)和光 (光伏器件) 等可方便得到的物理來源產(chǎn)生電的換能器,對于很多應(yīng)用來說是可行的電源。眾多無線傳感器、遠(yuǎn)端監(jiān)視器和其它低功率應(yīng)用正在變成接近“零”電源的設(shè)備,它們僅使用收集的能源。

盡管的概念已經(jīng)出現(xiàn)很多年了,但是在真實環(huán)境中實現(xiàn)的系統(tǒng)一直笨重、復(fù)雜并昂貴。不過,有些市場已經(jīng)采用了方法,其中包括運輸基礎(chǔ)設(shè)施、無線醫(yī)療設(shè)備、輪胎壓力檢測和樓宇自動化。

典型的能量收集配置或系統(tǒng) (由圖 1 所示的 4 個主要電路系統(tǒng)方框代表) 通常含有一個免費能源。這類能源的例子包括附在飛機(jī)發(fā)動機(jī)等發(fā)熱源上的熱電發(fā)生器 (TEG) 或熱電堆,或者附在飛機(jī)機(jī)架或機(jī)翼等機(jī)械振動源上的壓電換能器。


圖1 一個典型能量收集系統(tǒng)的 4 個主要方框


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